优化骨干线法及其在燃气轮机二维特性线仿真中的应用

本文提出了优化骨干线法,其基本原理,及其详细的求解步骤,提出了优化骨干线法在燃气轮机特性曲线仿真中的应用,及如何用三条一维曲线来表达压气机的二维特性曲线。最后给出了计算实例,说明采用优化骨干线法得出的结果基本上均与实际值相符。     

BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用

为简化水利水电工程施工可视化仿真系统的开发及应用,提出基于建筑信息模型(BIM)的可视化仿真方法,构造了工程建筑物的三维数字模型,并根据Navisworks软件的数据组织形式,充分利用其可视化、四维模拟功能及应用程序接口API,实现了工程施工过程的动态演示及仿真信息的可视化查询。工程实例验证了该方法的实用性及优势。     

嵌合体网格技术在炉内过程数值模拟中的应用

运用贴体坐标系能有效改善切向燃烧锅炉炉内过程数值模拟伪扩散严重的问题,但很难同时考虑屏的布置对气流特性的影响．采用先进的嵌合体网格划分技术可将整个炉膛内的流动在上下两个区域内进行耦合求解。即从冷灰斗到屏下端的区域采用贴体坐标系,从折焰角到水平烟道出口区域采用直角坐标系进行求解,两段重叠区域网格间数值的传递用线性插值的方法来实现。嵌合体网格技术可以避免一些采用单一网格划分所无法避免的冗余的网格节点,从而减少程序运行时间。模拟结果表明,该技术有效改善伪扩散严重问题,同时又能考虑屏的布置对炉内流动特性的影响。     

基于网格变形法的风机翼型气动性能优化

提出了一种基于网格变形的翼型优化方法.运用该方法对风力机翼型FFA-W3-301进行了单目标和多目标优化,得到了光顺的优化翼型曲线,显著提高了翼型的升阻比.该文优化计算中采用自适应响应面算法,能得到与遗传算法相当的优化效果,而效率则明显提高.     

曲线拟合坐标变换技术在三角形网格生成中的应用

将曲线拟合坐标变换技术应用于三角形网格生成中 ,形成一种方便、有效的三角形网格生成方法。该方法直接利用边界网格节点的分布信息来控制区域内部网格节点的分布 ,在数值模拟河道、湖泊等复杂边界的二维流速场时 ,可快速获得一种适应物理量场变化情形的三角形网格系统 ,使基于该网格系统的流场计算精度明显提高     

基于网格变形的涡轮盘挡板结构形状优化方法

为了实现涡轮盘挡板结构的形状优化,需要对其形状进行参数化描述和设计,而传统的基于几何模型的参数化方法需要在优化过程中重复生成网格模型,不仅耗时而且难以保证网格质量,难以满足形状优化设计要求。因此,提出了一种基于网格变形技术的挡板结构形状优化方法。首先,建立了一种基于少量控制点驱动的网格变形技术,该技术在不改变CAD模型的情况下,通过控制点移动单元节点产生新的有限元模型;然后,以控制点位移作为设计变量,采用网格变形技术驱动挡板结构形状改变,高效地实现结构形状优化设计;最后,开展了航空发动机涡轮盘挡板结构形状优化设计,验证了所提出方法的有效性。数值结果表明,所提出的方法能够有效避免优化过程中的网格重剖分,提高了结构形状优化效率,获得了满足配合间隙要求的低应力涡轮盘挡板结构设计方案。     

基于动网格与UDF技术的阀门流场数值模拟

基于FLUENT软件提供的计算方法和物理模型,利用动网格及UDF(用户自定义函数)技术,对管路系统常见的4种阀门流动进行了动态数值模拟.该数值模拟方法打破了以往静态研究的局限,更真实地模拟了阀门的开关动态过程中的流动状态和阀体受力情况.动态仿真结果表明:随着阀门开度减小,流场变得复杂,出现复杂涡系,损失增加,同时阀门受力变化较大,会导致冲击与振动,对阀体工作精度与结构强度都非常不利,而且阀门开启过程与关闭过程并非简单反过程,尤其对于球阀,启闭过程中其流场特性与受力特点差别很大.     

基于动网格技术的电除尘器泄爆过程数值仿真

为研究电除尘器在泄爆过程中流场与泄爆阀的动态特性,基于动网格技术,建立了泄爆过程中流体与阀体间的耦合关系,对泄爆过程进行了三维瞬态模拟,对不同爆炸压力、阀盖行程、弹簧刚度以及气体介质温度对泄爆过程的影响进行了分析。对初始温度为2 000 K,相对压力40 kPa的空气介质,阀盖行程60 mm泄爆阀在0.152 s内完成泄爆并复位,泄放体积约为2.95 m~3。分析结果表明:随着内部压力的增大,泄爆时间随之呈线性增加;增大阀盖的行程,阀盖前期运动情况不变,中后期泄放速率增大,总体泄放时间降低,且降低趋势逐渐平缓;一定范围内改变弹簧的刚度对泄爆效果无明显影响;随着气体介质温度的降低,泄爆时间与泄放速率迅速增加,温度从2 000 K降低到300 K时,泄爆时间从0.15 s增加到0.35 s,但泄放过程最大马赫数基本不变。     

Modelica/Dymola语言及其在燃气轮机动态仿真中的应用

Modelica／Dymola是一种新型的仿真软件，它具有的面向对象和非因果联系的特性使得编制成的模型易于理解．易于升级和维护。本文把Modelica/Dymola软件应用到燃气轮机的仿真中，编制了双轴燃气轮机的仿真程序，获得了合理的结果。使Modelica／Dymola软件的应用范围得到进一步的扩展。     

电站锅炉数值计算建模及网格划分的探讨

讨论了Fluent软件在建模和网格划分问题上的原则及评价,并以一台四角切圆电站锅炉的数值模拟为例,详细讨论了其各种网格的生成方法,并通过实际计算,从中得出网格划分优劣的判断,同时验证出一种较好的网格划分形式,为以后的计算提供参考。     

椭圆扭曲管内数值模拟及其在热风炉空气预热器的节能应用

热风炉空气预热器是纳米碳酸钙生产过程中重要的节能设备,可以降低排烟温度,提高能源利用率。目前广泛采用的光滑圆管空气预热器体积庞大,换热效率低,造成排烟温度高,不仅污染环境,而且浪费大量的热量。为了解决这一问题,将椭圆扭曲管应用于热风炉空气预热器。结果显示,以椭圆扭曲管为换热元件的椭圆扭曲管空气预热器体积小、耗用钢材少、换热效率高,提高了烟气余热利用效率,降低燃料消耗量。以空气为工质,分别对椭圆扭曲管和圆管进行数值模拟,对比分析其传热性能。结果表明,相对于圆管,空气在椭圆扭曲管内湍动性更强,换热效果更好。通过对实际的工程案例进行分析,将椭圆扭曲管应用于热风炉空气预热器可减少换热面积27.9%,缩小体积37%,具有良好的节能节材效果。     

溃坝波数值模拟及其在坡面水流问题中的应用

为探讨不同方法模拟溃坝波的适用性和准确度,采用基于Roe格式的近似黎曼解方法与追踪自由表面的VOF方法模拟了二维对称矩形溃坝模型。结果表明,两种方法均能较好地模拟出溃坝波的传播过程,但与实测值的对比分析发现,采用Roe格式模拟的结果与实测值拟合较好,VOF方法对网格尺寸的要求较Roe格式更加精细。由此,基于既考虑降雨强度的变化,又考虑降雨动量和风的影响的缓坡和陡坡都适用的坡面径流基本方程,构建了基于Roe格式的坡面水流水动力模型,模拟了自然降雨条件下的坡面流运动情况,并通过相应的模型试验进行对比验证。模拟流速与实测流速之间拟合度较好,表明模型具备了模拟大坡度、浅水(深水)流的能力,为坡面流的水动力学机制研究提供了参考。     

浅水湖泊风生流强度数值模拟及工程应用

针对浅水湖泊风生流对改善湖泊水环境的积极作用,基于水动力模型,建立了二维浅水湖泊风生流数值模型,利用单一变量控制法,综合分析了地形、风向、补水流量等影响浅水湖泊风生流的主要影响因素。以南方某城市浅水湖泊为例,模拟分析了不同方案下的风生流环流强度和流场特性,并由多方案效果综合分析和方案优化,提出了改善湖泊水环境的最佳工程与调控方案。     

环形加热炉热工过程CFD数值模拟及其应用

借助CFD商业软件CFX，考虑流动、辐射、燃烧等，对宝钢环形加热炉的热工过程进行了数值模拟，得到了炉膛内的温度、速度矢量等热工参数的分布图。通过简化处理，对环形加热炉各控制段内的加热过程进行了模拟分析，并根据所得到的管坯表面辐射热流、热电偶温度及管坯表面温度研究了各个段总括热吸收率的分布情况，主要分析了总括热吸收率在管坯圆周方向、长度方向以及各个段之间的变化规律。     

在凸轮轴淬火过程中应力和变形的数值模拟

使用热处理模拟软件DANTE对凸轮轴淬火时的应力和变形过程进行数值模拟,研究凸轮轴在淬火时应力的变化情况及变形大小。结果表明：在淬火过程中凸轮轴应力逐渐增大,最大应力约为450 MPa,经回火处理后,应力数值适当减小;在淬火过程中凸轮轴变形量先减小后略微升高,再减小,最终变形量约为0.25 mm,经回火处理后变形量减小至0.19 mm。模拟结果与试验结果相吻合,表明模拟方案合理有效。     

网格划分对轴流式水轮机数值计算结果的影响

针对网格划分优劣直接影响数值计算的精度和速度,讨论了适合水轮机计算网格的类型,采用不同的网格尺度对某轴流式水轮机两个标称直径的模型转轮进行7个工况全流道内的数值模拟,分析了网格节点数与水轮机的计算效率及计算时间的关系,并给出了在一定的计算资源和不同工况条件下适合于轴流式水轮机水力模型数值计算采用的网格尺度.可供其他不同转轮直径的轴流式水轮机模型进行相似换算借鉴.     

平流层电子设备温度数值模拟

分析了平流层电子设备内外部热环境,考虑平流层大气对流、设备内部自然对流、太阳直射辐射、大气辐射、地面反射太阳辐射、地球红外辐射以及设备自身辐射等因素的基础上,建立了计算电子设备温度分布特征的对流、辐射耦合模型,模拟了其在不同功率、不同对流换热、不同环境条件下的温度分布。结果表明:对于平流层电子设备散热,对流换热和辐射换热都会影响电子设备的温度分布,尽管由于平流层大气压力低、对流换热弱,但对流换热量占到散热总量的60%以上,是散热的主要方式。因此,在平流层电子设备热设计时,可以优先考虑采取开孔等强化对流散热方法来控制设备的温度。最后,开展了平流层模拟环境的实验验证,典型工况实验值与计算值吻合较好,验证了计算模型的正确性。对平流层电子设备热设计有重要的指导意义。     

一种离心力修正的湍流模型及其在数值模拟中的应用

通过分析强旋流场中离心力的作用，提出了考虑湍流脉动中离心力作功的湍流模型(k-ε-cf模型)。模型的特征参数根据大涡参数和小涡参数的几何平均得到，其中旋涡的频率与热线测量实验结果一致。运用k-ε-cf模型对一同轴旋转分层流燃烧器空气动力场进行了数值模拟，计算结果与实验数据吻合良好，比标准k-ε模型结果有较大改进。图4参4     

风冷式冷渣器的测试及数值计算

对一种用于煤粉炉炉渣冷却的风冷式冷渣器进行了测试和数值计算。结果表明，此设备仅用空气冷却炉渣，有效利用了炉渣的余热，同时起到了节水的作用。在较低负荷下此设备冷却效果较好，高负荷下排渣温度较高，需要对设备进一步改进。数值计算与测试结构相符，说明数值计算对此类设备的设计和改进有一定指导意义。     

空气预热器转子隔板热变形数值模拟

为了解决空气预热器漏风过大问题,以某电厂660 MW锅炉机组回转式空气预热器为研究对象,对其内部温度场和转子隔板的热变形进行了数值模拟研究,分析转子内部温度分布情况及转子隔板热变形特征。结果表明：不同工况下,转子高温端和低温端温差大小不同,转子隔板的热变形量随着温差的增大而增大;不同工况下,转子隔板最大热变形都发生在二次风侧,最小变形量发生在烟气侧;减少径向漏风量的有效途径是避免在扇形板区域出现较大温差。